транспортер белок

простой транспортера

Вы просматриваете плавающие транспортеры фото перевод информации о компании на русский язык, рекомендуем использовать оригинальные данные на Украинском языке. Перейти на украинский. Полный элеватор берислав ко всем инструментам можно получить после бизнес-регистрации. Система оценки финансовой устойчивости компании путем перевода в баллы scores предварительно рассчитанных финансовых показателей. Результат финансового скоринга от YouControl — композитный индекс FinScore. Система оценивания рыночной мощности и динамичности компании путем перевода в баллы scores предварительно вычисленных экономических показателей. Результат рыночного скоринга от YouControl — композитный индекс MarketScore.

Транспортер белок гилевский элеватор телефон

Транспортер белок

N- и С-концевая части располагаются внутри цитоплазмы. Перенос глюкозы во внутриклеточное пространство, посредством инсулинстимулированного сигнала. Осуществляется непосредственно инсулином. При воздействии инсулина начинается процесс быстрой транслокации перемещения везикул ГЛЮТ-4 к цитоплазматической мембране, где они закрепляются, образуя комплексы, включающие трансмембранный белок синтаксин -4 известный как t-SNARE и синаптобревин.

Происходит процесс сливания везикул с цитоплазматической мембраной, увеличивая количество молекул ГЛЮТ-4 в ней и тем самым увеличивается скорость процесса переноса глюкозы внутрь клетки. ГТФ-связывающий белок Rab-4 покидает везикулу и движется в цитоплазму в ответ на стимуляцию инсулином. Как только происходит устранение инсулинового сигнала ГЛЮТ-4 интернализуется передвигается внутрь , отпочковываясь в виде везикул окаймлённых клатрином , от цитоплазматической мембраны.

Инсулин связывается с инсулиновым рецептором , который представляет собой тирозиновую протеинкиназу, то есть протеинкиназу, которая фосфорилирует как внутриклеточные домены рецептора по гидроксильной ОН-группе остатков тирозина происходит так называемое аутофосфорилирование субстрата инсулинового рецептора IRS-1 , так и внутриклеточные белки. Аутофосфорилирование субстрата инсулинового рецептора IRS-1 ведёт к усилению первичного сигнала. Эти субстраты образуют комплексы например с фосфоинозитидкиназой ФИкиназа, КФ 2.

Активация ФИкиназы является звеном сигнального пути, стимулирующего транслокацию ГЛЮТ-4 из цитоплазмы в плазматическую мембрану, а следовательно — и трансмембранный перенос глюкозы в мышечные и жировые клетки. На поверхности клетки, GLUT4 позволяет глюкозе, посредством облегчённой диффузии по градиенту концентрации проникать в мышечные и жировые клетки. После того, как глюкоза окажется внутри клетки, она быстро фосфорилируется глюкокиназами в печени или гексокиназами в других тканях, с образованием глюкозофосфата , который затем участвует либо в процессе гликолиза либо полимеризуется в гликоген.

Глюкозофосфат не может диффундировать обратно из клеток, что также служит для поддержания градиента концентрации по отношению к глюкозе, чтобы она смогла диффундировать внутрь клетки, посредством пассивного транспорта [9]. Существуют несколько видов нарушений. Это генетические, связанные с мутациями в гене SLC2A4 и, последующей его экспрессией мутантного белка, и функциональные, связанные с нарушениями выполняемых функций.

Все они могут привести к этиологии инсулиновой резистентности и, последующим развитием сахарного диабета 2 типа. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 29 октября ; проверки требует 1 правка. GLUT4 Инсулин связывается со своим рецептором, 1 что приводит к запуску нескольких киназных каскадов 2.

В результате происходит перемещение транспортёра ГЛЮТ-4 к плазматической мембране и вход глюкозы клетку 3 , усиление синтеза гликогена 4 , подавление гликолиза 5 и усиление синтеза жирных кислот 6. Insulin-regulatable tissues express a unique insulin-sensitive glucose transport protein фр. Molecular cloning and characterization of an insulin-regulatable glucose transporter англ.

Выполнить подобное сравнение сейчас уже несложно. Общее представление о том, как это должно быть устроено, появилось в конце х годов, и в этом смысле биоинформатика была готова к потоку геномных данных. Сегодня это стандартный интернет-сервис: вы загружаете свою последовательность в окошко, нажимаете кнопку, и через несколько секунд вам сообщают, на какие последовательности из этой базы она похожа. Дальше начинаются более тонкие соображения.

Известно, например, что у бактерий гены часто бывают организованы в опероны, то есть транскрибируются в виде одной матричной РНК. Есть разные эволюционные теории, которые объясняют, почему так получилось, что функционально связанные гены образуют оперон. Первая теория состоит в том, что это удобно и полезно, потому и поддерживается эволюцией.

Если белки имеют общую функцию, например, отвечают за разные этапы переработки одного вещества, логично, чтобы они появлялись в клетке одновременно, по одному и тому же сигналу естественно, что при общей мРНК и регуляция одна на всех и в равном количестве.

Второе утверждение менее тривиально и более красиво. Генам, продукты которых имеют связанные функции, выгодно находиться рядом из-за горизонтального переноса. Это очень существенный механизм эволюции бактерий: участки генома одной бактерии попадают в другую, которая благодаря этому может приобрести новые полезные признаки. Понятно, что, если в новый геном переместится лишь один ген метаболического пути, то соответствующий белок будет бесполезен: субстрата для катализируемой им реакции нет, а ее продукт, в свою очередь, некому перерабатывать.

Дополнительным подтверждением этой теории служит то, что у бактерий бывают геномные локусы, в которых гены из одного метаболического пути лежат на разных цепях ДНК и потому транскрибируются в разных направлениях. Здесь точно играет главную роль повышенная вероятность совместного переноса. Тот факт, что два гена находятся рядом в каком-то одном геноме, не очень много говорит про их функциональную связь, это может быть и случайность.

Однако мы умеем отождествлять гены в разных организмах. Последовательности у них, конечно, не совпадают до нуклеотида, а могут различаться довольно значительно. Но есть некие правила, которые позволяют утверждать, что это один и тот же ген, скажем, у кишечной и у сенной палочки.

Итак, если пара генов находится рядом не в одном геноме, а в пятидесяти, причем у представителей разных таксономических групп то есть это расположение не просто унаследовано от общего предка , — это означает, что они действительно тяготеют друг к другу. Если бы эволюция не поддерживала их близкого расположения, оно не сохранилось бы. И значит, можно предположить, что они функционально связаны. Второе соображение похоже на первое.

Не все бактерии имеют одинаковый набор генов: к примеру, если ген кодирует фермент, нужный для переработки какого-то углевода, то его не будет у бактерии, которая этим углеводом не питается. Зато у бактерии, которая питается именно этим углеводом, будет весь необходимый набор: и ферменты, и белок-транспортер, переносящий углевод внутрь клетки.

Функционально связанные гены присутствуют в геноме по принципу «все или ничего»: как уже говорилось, бессмысленно иметь лишь фрагмент метаболического пути, а бактерии — существа экономные, то, что не приносит пользы, из их генома быстро исчезает. Поэтому если сделать таблицу, где по строкам расположить различные гены, а по столбцам — разные геномы, и отметить плюсами и минусами гены, присутствующие или отсутствующие в данном геноме, мы увидим группы генов, обслуживающих одну и ту же функцию.

И неизвестный ген с тем же набором плюсов и минусов, что у некой группы, скорее всего, можно приписать к ней же. Третье соображение связано с регуляцией активности генов. Рядом с геном обычно присутствуют участки, с которыми взаимодействуют определенные белки — они могут запускать транскрипцию, блокировать ее, управлять ее интенсивностью, иначе говоря, от них зависит активность гена в каждый момент времени.

Некоторые регуляторные участки очень хорошо опознаются по характерным последовательностям «букв», но это бывает редко. Например, участки связывания факторов транскрипции мы распознаем в геномах с невысокой точностью и вместе с правильными сайтами нагребаем кучу «мусора» — похожие коротенькие участки, которые на самом деле не имеют отношения к регуляции генов.

Но поскольку совместно регулируются те гены, которые совместно работают, настоящие сайты связывания находятся перед одними и теми же генами в десятке геномов, а случайные — раскиданы там и сям, и никакой закономерности в их расположении не прослеживается.

Получается мощный фильтр, позволяющий отсеять «мусор». И если перед геном с неизвестной функцией устойчиво обнаруживается знакомый сайт, будет ясно, что этот ген регулируется в составе функциональной подсистемы, которая регулируется тем же регулятором и обеспечивает ту же функцию. Мне интереснее всего изучать эволюцию регуляторных систем, но побочным продуктом при этом бывает множество функциональных предсказаний.

Исследование развивается как детектив: каждое соображение по отдельности очень мелкое, но если «улик» много и они все попадают в одну точку, то можно делать уверенные утверждения. Был случай, когда мы подробно описали регуляторную систему — фактор транскрипции, сайты его связывания, то, что это будет репрессор, а не активатор, то, что связывание будет требовать кооперативного взаимодействия двух димеров, — просто глядя на буковки генома. Впоследствии все это вплоть до деталей оказалось правильным.

В одной из таких работ центральную роль сыграла Екатерина Панина, на тот момент студентка мехмата МГУ потом она поступила в аспирантуру Калифорнийского университета Лос-Анджелеса и стала настоящим биологом-экспериментатором. Она пришла к нам на третьем курсе и сказала, что хочет заниматься такой биологией.

К окончанию мехмата у нее было опубликовано несколько статьей в серьезных журналах. Бактериальной клетке нужны ионы цинка: они, например, входят в состав некоторых ферментов как кофакторы. Соответственно есть и молекулярная машинерия, которая обслуживает все процессы, связанные с цинком. Мы изучали цинковый репрессор в больших количествах цинк ядовит для клетки, поэтому выключать его транспорт при достаточных концентрациях не менее важно, чем уметь добывать его из окружающей среды , используя идеологию, о которой рассказывалось в предыдущей главке.

Если перед геном имеется потенциальный сайт цинкового репрессора, то этот ген, возможно, относится к метаболизму цинка. Именно таким образом мы в свое время «вычислили» цинковый транспортер — трансмембранный белок, который обеспечивает проникновение цинка внутрь клетки. Так вот, в году Катя обратила внимание, что потенциальные сайты цинкового репрессора почему-то часто попадаются перед генами рибосомных белков.

Она поделилась этим наблюдением с научным руководителем, и я сказал, что, поскольку в геноме больше сотни генов рибосомных белков, а сайты встречались перед разными генами, это случайность. Но Катя в случайность не поверила и нашла статью Евгения Кунина о его модели происхождения клетки см.

Шкроб в августовском номере , которая была опубликована незадолго до этого. Там было показано, что некоторые рибосомные белки содержат мотив связывания цинка — так называемую цинковую ленту, три или четыре цистеина на правильном расстоянии друг относительно друга и в правильном контексте.

Важное наблюдение Кунина с коллегами состояло в том, что один и тот же белок в некоторых организмах имеет эти цинковые мотивы, в других — не имеет, но, судя по всему, нормально функционирует и без цинка. А у некоторых бактерий один и тот же белок имеется в двух вариантах, с цинковой лентой и без нее.

И вот Катя заметила, что в последнем случае, когда есть два варианта белка в одном геноме, тот, который без цинковой ленты, репрессируется цинковым репрессором. Иначе говоря, в присутствии цинка экспрессируется вариант белка, которому цинк нужен, а в отсутствие цинка — тот, которому он не нужен.

Основа существования любой клетки — тяжелая промышленность, производство средств производства, точно так, как нас учили на лекциях по политэкономии социализма. С другой стороны, цинк — кофактор ферментов, жизненно важных для клетки, таких, например, как ДНК-полимераза. Если цинка становится мало, его полностью забирают себе рибосомные белки, ферментам ничего не остается, и клетка погибает. Но у клетки есть резервная копия рибосомного белка, которому цинк не нужен.

Мы предположили, что клетка включает синтез таких белков в условиях дефицита цинка и они встраиваются в часть рибосом на место цинксодержащих белков. При этом какое-то количество цинка высвобождается. Может быть, рибосомы после этого работают чуть менее эффективно, может быть, и вообще не работают — но ради того, чтобы цинка хватило жизненно важным ферментам, которые представлены существенно меньшим числом копий, стоит пожертвовать небольшой долей рибосом. Мы написали статью, но в течение года ни один уважаемый журнал не принял к публикации безумную теорию о рибосомах как депо цинка.

Однако мне Катина находка казалась очень красивой, и я единственный раз в жизни воспользовался тем, что мой дед, как член Академии наук США, имеет право представлять статьи для публикации в « Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA ». Он послал статью на рецензию Кунину, который дал положительный отзыв и, кажется, кому-то еще.

Статья вышла в PNAS, и, как вскоре выяснилось, очень вовремя: через полгода появилась статья японских биологов, которые экспериментально показали то же самое. Можно догадаться, что они над этим работали давно, и, вероятно, им было немного обидно, что компьютерное предсказание предвосхитило их результаты. Заметим, что вся эта история построена на очень мелких частных наблюдениях есть в белке цистеины — нет цистеинов, есть потенциальный сайт репрессора — нет сайта Но в совокупности эти мелочи позволили сделать нетривиальное заключение, оказавшееся абсолютно верным.

Вообще, когда мы публикуем статьи, то стараемся как можно более четко сказать, какое из наших предсказаний считаем надежным, а какое может оказаться неправильным. Так вот, среди тех, в которых мы были уверены, неправильных пока не оказалось ни одного проверены уже десятки , а вот среди слабых проколы действительно были, хотя тоже не часто.

Не менее красивыми были работы с белками-транспортерами я в них участвовал только на ранних стадиях, поэтому имею полное право их хвалить, не становясь хвастуном. Транспортеры — золотое дно для биоинформатиков, поскольку опознать транспортер, в особенности бактериальный, достаточно легко. У них есть несколько гидрофобных спиралей, проходящих через мембрану: между ними находится канал, сквозь который ион или молекула, нужные для жизни клетки, проникают внутрь. Трансмембранные сегменты можно найти в белковой последовательности с помощью специальных программ.

И если в неизвестном бактериальном белке пять или шесть таких сегментов, это почти наверняка транспортер потому что другие трансмембранные белки, например участники дыхательной цепи или родопсин, хорошо известны. Остается установить, что за вещество он переносит. Изучать специфичность транспортеров в эксперименте — удовольствие ниже среднего. С ферментами гораздо проще, это практически рутинная задача, которую можно доверить роботу. Вы гиперэкспрессируете фермент то есть заставляете синтезироваться в больших количествах , а потом предлагаете ему пять сотен разных субстратов и смотрите, с каким из них пойдет реакция.

Транспортер, конечно, тоже можно гиперэкспрессировать. Но чтобы он заработал, он должен сразу встроиться в мембрану, иначе гидрофобные сегменты «налипнут» друг на друга, белок образует нефункциональные агрегаты. Поэтому приходится делать множество мембранных пузырьков-везикул, встраивать в них белки в правильной ориентации, а потом смотреть, попадает ли искомое вещество внутрь везикул.

Вдобавок транспортеры бывают разные. Одни закачивают в клетку полезные вещества против градиента концентрации и затрачивают на это энергию молекулы АТФ, которую расщепляет специальный белок — АТФаза. Другие осуществляют вторичный транспорт — впуская «нужную» молекулу, одновременно выпускают по градиенту концентрации ион водорода, калия или натрия. Если транспортер АТФ-зависимый, то, чтобы он заработал, необходимо собирать конструкцию из нескольких белков, в том числе АТФазы.

А если это вторичный транспорт, то нужно еще угадать, концентрацию какого иона надо увеличить внутри шарика. Отсюда ясно, что биохимия транспортеров — наука для сильных духом и экспериментальных данных по ним мало. С другой стороны, определять специфичность транспортеров биоинформационными методами существенно проще. Достаточно прибегнуть к уже знакомой логике: например, если синтез этого белка регулируется цинковым репрессором, это, скорее всего, и будет цинковый транспортер, а если его ген находится в одном локусе с генами катаболизма рибозы, он, очевидно, переносит внутрь клетки рибозу Именно таким образом мы в свое время нашли рибофлавиновый транспортер: имеется белок с неизвестной функцией, у него шесть потенциальных трансмембранных сегментов, регулируется совместно с генами рибофлавинового пути — значит, это транспортер либо рибофлавина, либо его предшественника.

Но поскольку в некоторых геномах присутствовали и этот транспортер, и рибофлавин-зависимые белки, но не было пути синтеза рибофлавина из предшественников, значит, это мог быть транспортер только рибофлавина. Проверять экспериментально конкретное предсказание существенно проще, чем начинать с нуля. Я всегда объясняю студентам, что биоинформатик — существо совершенно беззащитное, наподобие того персонажа приключенческого романа, который знает, где лежит клад.

Пока он молчит, все его берегут и за ним ухаживают, но, когда он проговорится, он уже не нужен. Как только биоинформатик сказал «этот белок обладает такой-то функцией» — исключительно от порядочности экспериментаторов зависит, возьмут ли они его в соавторы после того, как проверят это утверждение. А утверждения, как читатель уже убедился, предельно простые и конкретные, достаточно один раз произнести их вслух. С таких же простых умозаключений начиналась история более сложная, но и более интересная.

Мы изучали регуляцию пути биосинтеза биотина биотин — витамин Н, или В7, кофактор многих важных ферментов. Биотиновый транспортер был в это время не известен. У нас по ходу работы обнаружился транспортный белок, который регулируется, а иногда и локализуется вместе с генами биотинового пути. Дальше все как с рибофлавином: нашлись организмы, где биотинового пути нет, но есть белки, которые зависят него как от кофактора, и есть тот самый потенциальный транспортер — следовательно, это транспортер биотина.

Как уже было сказано, транспортеры бывают АТФ-зависимые и осуществляющие вторичный транспорт. Биотиновый транспортер был одиноким, никакого гена АТФазы поблизости не просматривалось, а значит, это был вторичный транспортер. Но затем мы увидели, что в некоторых геномах рядом с биотиновым транспортером попадаются какие-то АТФазы.

Что это означает, на том этапе было непонятно, и потому мы просто упомянули про это в статье одной фразой. Примерно тогда же мы изучали регуляцию кобаламинового пути. Кобаламин, или витамин В12, —также кофактор важных ферментов, очень крупная молекула с метаболическим путем соответственной сложности.

Для этой истории существенно, что в центре молекулы кобаламина есть ион кобальта, который приносят в клетку опять же транспортеры. Таких транспортеров мы нашли немало, опубликовали о них статью — и в скором времени получили письмо от Томаса Эйтингера из Института микробиологии Гумбольдтовского университета Берлин.

Он призывал нас обратить внимание на то, что любой кобальтовый транспортер также может транспортировать никель, и наоборот, потому что специфичность у них слабая. Мы ответили, что рассматриваем транспортеры с точки зрения их функциональной роли в клетке, и если ген белка находится в одном опероне с большим набором генов кобаламинового синтеза — безусловно, белок нужен клетке как транспортер кобальта, хотя in vitro его и можно заставить переносить никель. А если мы видим ген транспортера в одном опероне с никель-зависимой уреазой, то это, безусловно, никелевый транспортер.

Намечались перспективы совместной работы, и Дмитрий Родионов, который делал эту работу, подал вместе с немецкими коллегами заявку на небольшой совместный грант и поехал на три месяца в Берлин. Дмитрий закончил МИФИ, после чего занимался у нас геномикой; потом работал в США, а сейчас выиграл грант академической программы «Молекулярная и клеточная биология» на создание новой группы и возвращается в Москву.

К этому времени мы с ними начали делать по электронной почте большой проект по сравнительной геномике транспортеров никеля и кобальта, где классифицировали их, во-первых, по регуляции, а во-вторых, по локализации, совместной с кобальтовыми или никелевыми функциональными белками.

Так вот, в одном из этих никелево-кобальтовых семейств наблюдались некоторые странности. С одной стороны, АТФазы и трансмембранные белки, образующие канал для иона, как положено, располагались рядом и регулировались совместно. С другой стороны, в том же опероне мог находиться еще один трансмембранный белок.

Причем эти «посторонние» белки в кобальтовых и никелевых транспортных системах отличались довольно сильно, не были гомологичными в отличие от АТФаз и трансмембранников. И вдобавок АТФаза и трансмембранный белок оказались гомологичными тем самым «лишним» биотиновым белкам, которые то попадались, то нет в предыдущем исследовании.

До сих пор не знаю, каким способом Дима уговорил немецких коллег на следующий безумный эксперимент. Ведь биотиновому транспортеру АТФаза и «основной» трансмембранник не очень нужны, они то есть, то их нет, — может быть, они и никелевому транспортеру не нужны, одинокий негомологичный трансмембранник и сам справится? Неизвестно, почему добропорядочные немецкие биохимики решились на это странное деяние: лишить вроде бы обычный АТФ-зависимый транспортер АТФазы и посмотреть, что будет.

Так или иначе, Дима оказался прав. Одинокий трансмембранник работал как кобальтовый транспортер — менее эффективно, но работал.

ТРАНСПОРТЕРЫ ЛЕНТОЧНЫ

Так вот, среди тех, в которых мы были уверены, неправильных пока не оказалось ни одного проверены уже десятки , а вот среди слабых проколы действительно были, хотя тоже не часто. Не менее красивыми были работы с белками-транспортерами я в них участвовал только на ранних стадиях, поэтому имею полное право их хвалить, не становясь хвастуном. Транспортеры — золотое дно для биоинформатиков, поскольку опознать транспортер, в особенности бактериальный, достаточно легко.

У них есть несколько гидрофобных спиралей, проходящих через мембрану: между ними находится канал, сквозь который ион или молекула, нужные для жизни клетки, проникают внутрь. Трансмембранные сегменты можно найти в белковой последовательности с помощью специальных программ. И если в неизвестном бактериальном белке пять или шесть таких сегментов, это почти наверняка транспортер потому что другие трансмембранные белки, например участники дыхательной цепи или родопсин, хорошо известны.

Остается установить, что за вещество он переносит. Изучать специфичность транспортеров в эксперименте — удовольствие ниже среднего. С ферментами гораздо проще, это практически рутинная задача, которую можно доверить роботу. Вы гиперэкспрессируете фермент то есть заставляете синтезироваться в больших количествах , а потом предлагаете ему пять сотен разных субстратов и смотрите, с каким из них пойдет реакция. Транспортер, конечно, тоже можно гиперэкспрессировать.

Но чтобы он заработал, он должен сразу встроиться в мембрану, иначе гидрофобные сегменты «налипнут» друг на друга, белок образует нефункциональные агрегаты. Поэтому приходится делать множество мембранных пузырьков-везикул, встраивать в них белки в правильной ориентации, а потом смотреть, попадает ли искомое вещество внутрь везикул. Вдобавок транспортеры бывают разные. Одни закачивают в клетку полезные вещества против градиента концентрации и затрачивают на это энергию молекулы АТФ, которую расщепляет специальный белок — АТФаза.

Другие осуществляют вторичный транспорт — впуская «нужную» молекулу, одновременно выпускают по градиенту концентрации ион водорода, калия или натрия. Если транспортер АТФ-зависимый, то, чтобы он заработал, необходимо собирать конструкцию из нескольких белков, в том числе АТФазы. А если это вторичный транспорт, то нужно еще угадать, концентрацию какого иона надо увеличить внутри шарика. Отсюда ясно, что биохимия транспортеров — наука для сильных духом и экспериментальных данных по ним мало.

С другой стороны, определять специфичность транспортеров биоинформационными методами существенно проще. Достаточно прибегнуть к уже знакомой логике: например, если синтез этого белка регулируется цинковым репрессором, это, скорее всего, и будет цинковый транспортер, а если его ген находится в одном локусе с генами катаболизма рибозы, он, очевидно, переносит внутрь клетки рибозу Именно таким образом мы в свое время нашли рибофлавиновый транспортер: имеется белок с неизвестной функцией, у него шесть потенциальных трансмембранных сегментов, регулируется совместно с генами рибофлавинового пути — значит, это транспортер либо рибофлавина, либо его предшественника.

Но поскольку в некоторых геномах присутствовали и этот транспортер, и рибофлавин-зависимые белки, но не было пути синтеза рибофлавина из предшественников, значит, это мог быть транспортер только рибофлавина. Проверять экспериментально конкретное предсказание существенно проще, чем начинать с нуля.

Я всегда объясняю студентам, что биоинформатик — существо совершенно беззащитное, наподобие того персонажа приключенческого романа, который знает, где лежит клад. Пока он молчит, все его берегут и за ним ухаживают, но, когда он проговорится, он уже не нужен. Как только биоинформатик сказал «этот белок обладает такой-то функцией» — исключительно от порядочности экспериментаторов зависит, возьмут ли они его в соавторы после того, как проверят это утверждение.

А утверждения, как читатель уже убедился, предельно простые и конкретные, достаточно один раз произнести их вслух. С таких же простых умозаключений начиналась история более сложная, но и более интересная. Мы изучали регуляцию пути биосинтеза биотина биотин — витамин Н, или В7, кофактор многих важных ферментов.

Биотиновый транспортер был в это время не известен. У нас по ходу работы обнаружился транспортный белок, который регулируется, а иногда и локализуется вместе с генами биотинового пути. Дальше все как с рибофлавином: нашлись организмы, где биотинового пути нет, но есть белки, которые зависят него как от кофактора, и есть тот самый потенциальный транспортер — следовательно, это транспортер биотина.

Как уже было сказано, транспортеры бывают АТФ-зависимые и осуществляющие вторичный транспорт. Биотиновый транспортер был одиноким, никакого гена АТФазы поблизости не просматривалось, а значит, это был вторичный транспортер. Но затем мы увидели, что в некоторых геномах рядом с биотиновым транспортером попадаются какие-то АТФазы.

Что это означает, на том этапе было непонятно, и потому мы просто упомянули про это в статье одной фразой. Примерно тогда же мы изучали регуляцию кобаламинового пути. Кобаламин, или витамин В12, —также кофактор важных ферментов, очень крупная молекула с метаболическим путем соответственной сложности. Для этой истории существенно, что в центре молекулы кобаламина есть ион кобальта, который приносят в клетку опять же транспортеры. Таких транспортеров мы нашли немало, опубликовали о них статью — и в скором времени получили письмо от Томаса Эйтингера из Института микробиологии Гумбольдтовского университета Берлин.

Он призывал нас обратить внимание на то, что любой кобальтовый транспортер также может транспортировать никель, и наоборот, потому что специфичность у них слабая. Мы ответили, что рассматриваем транспортеры с точки зрения их функциональной роли в клетке, и если ген белка находится в одном опероне с большим набором генов кобаламинового синтеза — безусловно, белок нужен клетке как транспортер кобальта, хотя in vitro его и можно заставить переносить никель.

А если мы видим ген транспортера в одном опероне с никель-зависимой уреазой, то это, безусловно, никелевый транспортер. Намечались перспективы совместной работы, и Дмитрий Родионов, который делал эту работу, подал вместе с немецкими коллегами заявку на небольшой совместный грант и поехал на три месяца в Берлин. Дмитрий закончил МИФИ, после чего занимался у нас геномикой; потом работал в США, а сейчас выиграл грант академической программы «Молекулярная и клеточная биология» на создание новой группы и возвращается в Москву.

К этому времени мы с ними начали делать по электронной почте большой проект по сравнительной геномике транспортеров никеля и кобальта, где классифицировали их, во-первых, по регуляции, а во-вторых, по локализации, совместной с кобальтовыми или никелевыми функциональными белками. Так вот, в одном из этих никелево-кобальтовых семейств наблюдались некоторые странности.

С одной стороны, АТФазы и трансмембранные белки, образующие канал для иона, как положено, располагались рядом и регулировались совместно. С другой стороны, в том же опероне мог находиться еще один трансмембранный белок. Причем эти «посторонние» белки в кобальтовых и никелевых транспортных системах отличались довольно сильно, не были гомологичными в отличие от АТФаз и трансмембранников.

И вдобавок АТФаза и трансмембранный белок оказались гомологичными тем самым «лишним» биотиновым белкам, которые то попадались, то нет в предыдущем исследовании. До сих пор не знаю, каким способом Дима уговорил немецких коллег на следующий безумный эксперимент. Ведь биотиновому транспортеру АТФаза и «основной» трансмембранник не очень нужны, они то есть, то их нет, — может быть, они и никелевому транспортеру не нужны, одинокий негомологичный трансмембранник и сам справится?

Неизвестно, почему добропорядочные немецкие биохимики решились на это странное деяние: лишить вроде бы обычный АТФ-зависимый транспортер АТФазы и посмотреть, что будет. Так или иначе, Дима оказался прав. Одинокий трансмембранник работал как кобальтовый транспортер — менее эффективно, но работал. Это был первый пример двойной системы, которая, если есть АТФаза, работает какАТФ-зависимая, а если ее нет, работает как ион-зависимая. Позднее берлинские коллеги то же самое сделали с биотином: взяли бактерию, у которой биотиновый транспортер имеет АТФазу и трансмембранник, отключили их гены — и показали, что этот белок в одиночестве тоже работает как биотиновый транспортер, хотя и с меньшей мощностью, чем в присутствии АТФазы.

Дмитрий Родионов в это время уже работал постдоком в лаборатории Андрея Остермана в Институте медицинских исследований Бэрнема в Ла-Хойе. Остерман — замечательный человек, биохимик, который понял эффективность биоинформатических методов, научился ими пользоваться и нашел с их помощью множество новых ферментов. И вот, когда Дмитрий попал в круг биохимиков и начал с ними общаться, оказалось, что подобных транспортеров, переносящих разные субстраты — кофакторы, аминокислоты, ионы, — существует несколько десятков.

Кстати, таким же оказался и рибофлавиновый транспортер. Разные исследовательские группы независимо друг от друга изучали эти транспортеры, не имея представления о том, что они принадлежат к одному семейству. Стало понятным и то, как возможна подобная организация. Кобальтовые и никелевые транспортеры отдельно от своей АТФазы не встречаются если ее не убрать экспериментально.

Но есть и другой класс бактериальных транспортеров, которые используют одну и ту же АТФазу — как отвертку со съемным жалом. Универсальные АТФаза и трансмембранный белок в этом случае могут кодироваться вместе с рибосомными белками, то есть экспрессируются постоянно и в больших количествах. А те белки, которые обеспечивают транспортерам специфичность, раскиданы там и сям в соответствующих оперонах. А в отсутствие АТФазы такой белок худо-бедно работает как вторичный транспортер, и поэтому в геномах некоторых организмов мы видим только его.

Однако эти «прикладные» открытия — дело очень важное и полезное, но для нас, биоинформатиков, не главное. А главное, что принесла нам индустриальная революция в биологии, — появилась возможность на другом уровне обсуждать эволюцию. Даже банальные утверждения, скажем, о процентном сходстве геномов человека и шимпанзе нетактривиальны, как могут показаться. Молекулярная эволюция поучительна тем, что на ней замечательно выполняются дарвинистские представления о природе вещей.

Данные, полученные молекулярными биологами, теперь оказывают серьезное влияние на таксономию — классификацию растений и животных. Поначалу ботаники и зоологи скептически относились к молекулярным генеалогическим деревьям, показывающим степень родства между видами на основе сравнения нуклеотидных последовательностей, но надо признать, что и первые молекулярные деревья были не слишком удачными.

Сейчас прямо на глазах происходит конвергенция — классическая и молекулярная таксономии движутся навстречу друг другу. Уже понятно, что молекулярные деревья, если они построены с соблюдением определенных правил, достаточно близки к реальности и вполне могут стать поводом для пересмотра ортодоксальных таксономических представлений, основанных на морфологии — сравнении внешних черт организмов. И, как ни странно, оказывается, что у видов, которых будто бы насильно помещают вместе исходя из сходства их генов, действительно отыскиваются общие признаки.

Получается, что хорошее молекулярное дерево не противоречит морфологической конструкции, просто другие признаки оказываются ведущими. Что касается бактерий, то в эпоху классической биологии их классифицировали по форме клеток и по метаболическим свойствам: какие сахара они могут утилизировать, какие аминокислоты и кофакторы могут синтезировать сами, а в каких нуждаются как в составной части внешней среды и т.

Эта таксономия была очень слабой, поскольку у бактерий по сравнению с высшими организмами очень мало морфологических и функциональных признаков. Сегодня таксономия бактерий, по-видимому, полностью основывается на молекулярных данных.

В массовом порядке пересматриваются видовые названия. Но самым впечатляющим достижением в этой области была, конечно, работа Карла Вёзе, который в году на основании молекулярной таксономии постулировал существование архебактерий сейчас их называют археями — третьего домена жизни, отличного от эукариот и «настоящих» бактерий. Нельзя сказать, что все проблемы систематики бактерий отныне решены.

В значительной мере оказалось разрушенным представление о том, что такое бактериальный вид. Обнаружилось, например, что у двух штаммов кишечной палочки — представителей одного вида — до трети генов могут быть уникальными, то есть присутствовать в одном штамме и отсутствовать в другом. Много неожиданного и интересного уже известно о бактериальной эволюции. В частности, оказалось, что горизонтальный перенос — обмен генетическим материалом — может происходить между таксономически далекими существами.

Например, Metanosarcina — типичная архея, но треть ее генов имеют бактериальное происхождение, и эти гены обслуживают практически весь ее метаболизм, в то время как механизмы транскрипции, трансляции, репликация, устройство мембраны у метаносарцины характерны для архей. По этому примеру можно судить о том, насколько увлекательно сейчас заниматься эволюцией бактерий. На мой взгляд, самое интересное — это эволюция регуляторных систем.

Мы достаточно много знаем про эти системы у бактерий и можем представить, как меняются регуляторные системы, как локальный регулятор вдруг начинает управлять десятками генов или меняет специфичность, как перестраиваются регуляторные каскады.

И это может быть очень важно с фундаментальной точки зрения, потому что здесь можно пойти гораздо дальше. Отличие человека от шимпанзе или даже от мыши едва ли обусловлено набором генов: они у млекопитающих практически одни и те же, если сравнивать по набору функций. Причина скорее в регуляции: какие гены, когда и в каких тканях активны. Скорее всего, «скачки» эволюции, любые резкие изменения морфологических признаков обеспечиваются как раз на уровне регуляции.

Мы уже знаем такие примеры у бактерий, дрожжей и других относительно простых организмов. У большинства бактерий имеется один железный репрессор, который реагирует на присутствие ионов железа и регулирует множество генов: белки, обеспечивающие запасание и транспорт железа, железозависимые ферменты. А у других бактерий есть три разных репрессора, которые эти функциональные группы поделили: одни регулируют запасание железа, другие транспорт и синтез, третьи — ферменты.

Это на самом деле радикальное изменение, был один ответ на железо, а получилось три разных. Есть замечательные экспериментальные работы, выполненные на многоклеточных. Почему морской еж единственный среди иглокожих имеет твердый скелет? Ответ предложил Эрик Дэвидсон из Калифорнийского технологического института.

Он изучил регуляторный каскад, который отвечает за развитие этого скелета, а потом нашел этот каскад у морской звезды, только у нее он включается существенно позднее, поэтому развиваются лишь основания иголочек, не соединенные между собой. У ежа тот же каскад включается на какое-то количество клеточных делений раньше, соответственно захватывает большее число клеток, и развивается сплошной скелет.

Таким образом, чисто регуляторное изменение дает абсолютно новый признак. У меня есть надежда, что сравнительный анализ регуляции даст ответы на вопрос, который беспокоит палеонтологов и морфологов на нынешнем этапе развития синтетической теории эволюции: каким образом накопление мелких изменений дает радикально новые признаки? Похоже, что это можно объяснить перенастройкой регуляции. Мы уже умеем это делать на простых организмах, но рано или поздно очередь дойдет и до более сложных.

И когда это случится, произойдет третий большой прорыв в этом направлении, если первым считать дарвиновский естественный отбор, а вторым — соединение эволюционной биологии с генетикой. Долгопрудный, Институтский пер. Форма для обращения граждан. Противодействие коррупции Сведения о доходах. Политика обработки персональных данных МФТИ. Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи.

Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира. Карта сайта. Личный кабинет Вход для администраторов. Адрес e-mail:. Оставаться в системе. Регистрация Забыли пароль? Сервисы IT. Поддержать МФТИ. О Физтехе. МФТИ является одним из ведущих технических вузов России.

Поэтому в состав мембраны входят транспортные белки , которые и осуществляют перенос полярных или заряженных соединений. Транспорт этих соединений в клетку делится на активный и пассивный. Пассивный транспорт — транспорт веществ из области с высокой концентрацией в область низкой без затрат энергии, то есть диффузия.

Она делится на 2 варианта: простая и облегчённая. В облегчённой диффузии участвуют белки-переносчики. Этот вариант может сопровождаться конформационными изменениями белка. Есть несколько путей переноса веществ в этом случае: когда участвует один белок и когда участвуют несколько.

Если участвует один белок транслоказа , то он связывает вещество, потом сближается с другой стороной мембраны, отдаёт связанное вещество и возвращается в исходное состояние. Если участвуют несколько белков, то один связывается с веществом, потом передаёт его другому и так далее, пока вещество не дойдёт по цепи до противоположной стороны мембраны. Пассивный транспорт обеспечивают также белки-каналы. Каналообразующие белки образуют в мембране водные поры, через которые когда они открыты могут проходить вещества.

Активный транспорт происходит против градиента концентрации и протекает с затратой энергии. В активном транспорте участвуют белки-переносчики. Энергия, которая требуется для осуществления активного транспорта, обычно получается транспортными белками при расщеплении АТФ. Ещё один путь попадания веществ внутрь клетки — их поглощение путём эндоцитоза. В этом процессе также могут участвовать специальные транспортные белки.

Например, гастромукопротеид внутренний фактор Касла , который синтезируется в клетках слизистой оболочки желудка, обеспечивает поглощение путём эндоцитоза клетками подвздошной кишки витамина B Этот перенос осуществляется между ядром и другими органоидами и цитоплазмой клетки. Например, перенос белков между ядром и цитоплазмой ядерно-цитоплазматический транспорт происходит благодаря ядерным порам, которые пронизывают двухслойную оболочку ядра. Они состоят примерно из тридцати белков — нуклеопоринов.

Вещества переносятся из цитоплазмы в ядро клетки вместе с белками — транспортинами. Эти белки узнают вещества, предназначенные для транспорта в ядро , и связываются с ними. Затем этот комплекс белков заякоривается на белках ядерной поры и попадает в её канал, а затем в ядро. Там она связывается ещё с одним белком и распадается, а транспортины направляются обратно в цитоплазму.

Перенос белков из цитоплазмы к другим органоидам клетки происходит с помощью белков-переносчиков. В этом процессе участвуют также шапероны. Также для транспортировки веществ внутри клеток используются микротрубочки — структуры, состоящие из белков тубулинов. По их поверхности могут передвигаться митохондрии и мембранные пузырьки с грузом везикулы.

Этот транспорт осуществляют моторные белки. Они делятся на два типа: цитоплазматические динеины и кинезины.

Между нами все о фольксваген транспортер т4 ремонт эксплуатация вопрос

Кожные проявления при энтеропатическом акродерматите обусловлены изменением соотношения между олеиновой и линоленовой кислотами, которые играют важную роль в активности эпидермиса. При изучении биоптата тонкого кишечника выявляется снижение активности олигопептидаз и сукцинатдегидрогеназы.

Проявления энтеропатического акродерматита возникают тогда, когда снижается поступление экзогенного цинкосвязывающего фактора с материнским молоком. В зависимости от характера питания ребенка симптомы могут появляться в первые недели или месяцы жизни, в исключительных случаях - в лет или в подростковом возрасте. Сначала поражается желудочно-кишечный тракт: характер стула изменяется, он становится частым и водянистым, с неприятным запахом, в нем определяются непереваренные остатки пищи. Развивается метеоризм , кишечные колики , которые приводят к беспокойству ребенка, кормление затрудняется.

Снижается прибавка массы тела, нередко возникает гипотрофия. Кожные проявления энтеропатического акродерматита начинаются с эритематозной сыпи, которая локализуется вокруг глаз, рта, анального отверстия. Затем высыпания распространяются на ягодицы, пахово-бедренные складки, половые органы. Частым признаком считается развитие симметричных высыпаний на локтевых и коленных сгибах, туловище.

Эритематозный характер сыпи постепенно сменяется появлением пустулезных и везико-буллезных элементов, которые затем трансформируются в серозные корки — последние могут приобретать гнойный характер из-за присоединения вторичной инфекции. Финалом развития высыпаний являются язвы и эрозии синюшно-красного цвета. Помимо эпидермиса при энтеропатическом акродерматите поражаются также придатки кожи и слизистые оболочки.

Характерным симптомом является алопеция , нередко тотального характера, с выпадением ресниц и бровей. Патологические изменения затрагивают и ногти — развиваются паронихии , подногтевой гиперкератоз , в некоторых случаях бывает полное отторжение ногтей. На слизистых оболочках возникают воспаления кандидозного характера — стоматиты , баланопоститы , глосситы , конъюнктивиты. В углах рта образуются длительно не заживающие заеды. По причине снижения активности иммунитета, обусловленного энтеропатическим акродерматитом, ко всем поражениям кожи и слизистых оболочек быстро присоединяется вторичная инфекция, которая усугубляет течение заболевания и затрудняет диагностику.

При отсутствии специфического лечения общее состояние ребенка продолжает ухудшаться. К названным симптомам добавляются лихорадка, общее истощение, бессонница и вялость, повышенная плаксивость. В результате диареи иногда возникает обезвоживание и водно-солевой дисбаланс. В конечном итоге развивается сильная дистрофия, которая может стать причиной летального исхода при энтеропатическом акродерматите. Диагностику энтеропатического акродерматита производят на основании изучения симптомов и специальных лабораторных анализов:.

Дифференциальную диагностику осуществляют с вторичным дефицитом цинка, вызванным синдромом мальабсорбции, воспалительными поражениями тонкого кишечника, атрофией его слизистой оболочки. Очень часто появляющиеся высыпания на коже ошибочно связывают с экземой , пиодермией , кандидозом — это может приводить к неправильному лечению и даже к смерти ребенка.

Целью терапии при энтеропатическом акродерматите является восполнение дефицита цинка в крови и тканях. Для этого используют общедоступные препараты — оксид или ацетат цинка. Уже через неделю после начала лечения наблюдается значительное улучшение общего состояния — нормализуется работа желудочно-кишечного тракта, постепенно угасают кожные проявления.

Восстановление придатков кожи занимает немного больше времени, но уже через дней начинается рост волос и ногтей. При лечении энтеропатического акродерматита у грудных младенцев очень важно сохранять их на естественном вскармливании для получения необходимого цинкосвязывающего фактора. При отсутствии молока у матери можно воспользоваться донорским грудным молоком.

В дальнейшем нужно продолжать прием цинкосодержащих препаратов на протяжении многих лет и при этом производить регулярный мониторинг уровня цинка в плазме крови. Использование производных йодохлоргидроксихинолина энтероседив и другие , ранее широко применявшихся в терапии энтеропатического акродерматита, в настоящее время запрещено. Это связано с большим количеством побочных эффектов, среди которых поражение периферических нервов и сетчатки глаза.

Симптоматическое лечение осуществляется приемом витаминов А, Е, С и группы В, пищеварительных ферментов поджелудочной железы, противогрибковых средств, пробиотиков, гамма-глобулина. При присоединении вторичных инфекций кожи назначаются антибиотики. Наружно используют растворы анилиновых красителей, клотримазол, тридерм, противовоспалительные средства. При своевременном выявлении заболевания и начале специфической терапии прогноз обычно благоприятный.

Важно постоянно восполнять дефицит цинка для сохранения нормального уровня активности иммунной системы, состояния кожи и желудочно-кишечного тракта. При нарушении схемы лечения энтеропатический актодерматит может иметь рецидивирующее течение, в том числе и у взрослого человека.

Профилактика сводится только к недопущению падения уровня цинка в тканях ниже критического значения, что обеспечивается регулярным приемом его препаратов и периодическими биохимическими исследованиями крови. Вы можете поделиться своей историей болезни, что Вам помогло при лечении энтеропатического акродерматита.

МКБ E Энтеропатический акродерматит. Причины Патогенез Симптомы энтеропатического акродерматита Диагностика Лечение энтеропатического акродерматита Прогноз и профилактика Цены на лечение. Диагностику энтеропатического акродерматита производят на основании изучения симптомов и специальных лабораторных анализов: В биохимическом анализе крови наблюдается уменьшение уровня ионов цинка в плазме и снижение активности щелочной фосфатазы — одного из цинкозависимых ферментов.

Уменьшается количество бета-липопротеидов, концентрация иммуноглобулинов А и М, уровень холестерина, повышается остаточный азот крови. Общий анализ крови показывает увеличение СОЭ, нередко имеется гипохромная анемия. Поскольку растворимость НС O 3 в плазме гораздо выше, чем у С O 2 , этот кружной путь увеличивает способность крови переносить углекислый газ из тканей в легкие. В легких НС O 3 вновь поступает в эритроциты и превращается в С O 2 , который в конце концов высвобождается в легочное пространство и уходит с выдохом.

Чтобы работать эффективно, этот челночный механизм требует очень быстрого транспорта НС O 3 через мембрану эритроцита. Хлоридно-бикарбонатный обменник мембраны эритроцита. Эта котранспортная система делает возможными вход и выход НСО 3 - без изменений мембранного потенциала.

Его роль заключается в увеличении способности крови переносить С O 2. Хлоридно-бикарбонатный обменник, называемый также анионобменивающим АЕ белком, увеличивает проницаемость мембраны эритроцита для НС O 3- более чем в миллион раз. Подобно транспортеру глюкозы, АЕ представляет собой интегральный белок, который, вероятно, пересекает мембрану по крайней мере 12 раз.

Этот белок опосредует одновременное движение двух анионов: каждому иону НС O 3 - , который движется в одном направлении, соответствует один ион С l - , который движется в противоположном направлении рис. Сопряжение С l и НС O 3 - обязательно; в отсутствие хлорида прекращается транспорт бикарбоната. В этом отношении анионный обменник типичен для всех систем, называемых котранспортными системами, которые одновременно переносят через мембрану два вещества. Когда, как в данном случае, два субстрата перемещаются в противоположных направлениях, процесс называется антипортом.

При симпорте два субстрата одновременно движутся в одном направлении. Транспортеры, которые несут только один субстрат, такие как транспортер глюкозы в эритроцитах, называются системами унипорта рис. Три главных класса транспортных систем.

Транспортеры отличаются количеством переносимых веществ субстратов и направлением, в котором каждый из субстратов транспортируется. Примеры всех трех типов транспортеров обсуждаются в тексте. Отметим, что эта классификация ничего не говорит нам о том, являются они энергопотребляющими активный транспорт или энергонезависимыми пассивный транспорт. В геноме человека обнаружены гены трех близкородственных хлоридно-бикарбонатных обменников, все они одинаково располагаются в мембране.

Подобные анионные обменники обнаружены также у растений и микроорганизмов. Активный транспорт приводит к перемещению веществ против градиента концентрации или электрохимического градиента. При пассивном транспорте частицы всегда движутся по электрохимическому градиенту и не накапливаются в концентрации, превышающей равновесную. Активный транспорт, напротив, приводит к накоплению веществ в концентрации выше равновесной.

Активный транспорт термодинамически невыгоден эндергоничен и происходит только при сопряжении прямом или непрямом с экзергоническим процессом — поглощением солнечного света, реакцией окисления, распадом АТР или сопутствующим потоком какого-то другого вещества по его электрохимическому градиенту. Вторичный активный транспорт происходит, когда эндергопический «вверх» транспорт вещества сопряжен с экзергоническим «вниз» потоком другого вещества, которое первоначально было «закачано наверх» с помощью первичного активного транспорта.

Движение X по электрохимическому градиенту дает энергию, чтобы осуществлять котранспорт второго вещества S против его электрохимического градиента. Количество энергии, необходимое для транспорта вещества против градиента концентрации, можно рассчитать из начального градиента. В химическом процессе, который превращает S в Р, происходит изменение свободной энергии:. Используем уравнение Когда транспортируется ион, его движение без сопровождающего противоположного иона приводит к эндергоническому разделению положительных и отрицательных зарядов, возникает разность потенциалов; такой процесс называется электроногенным транспортом.

Энергетическая «стоимость» перемещения иона зависит от электрохимического потенциала с. Концентрация ионов по разные стороны плазматических или внутриклеточных мембран в большинстве клеток различается в 10 раз, и поэтому для многих клеток и тканей активный транспорт является основным энергопотребляющим процессом. В данном расчете следует учитывать, как градиент концентрации вещества, так и величину электрического потенциала.

Обратите внимание, что мембранный потенциал составляет 50 мВ внутри клетки отрицательное значение , так что изменение потенциала при выходе иона из клетки наружу составляет 50 мВ. Механизм активного транспорта имеет фундаментальное значение в биологии.

Как мы увидим в гл. АТРазы P -типа подвергаются фосфорилированию в процессе каталитического цикла. К семейству активных транспортеров, называемых АТРазами P -типа, относятся переносчики катионов, которые обратимо фосфорилирутся с помощью АТР название «Р-тип» — от обозначения фосфата , что составляет часть транспортного цикла; фосфорилирование инициирует конформационный переход, который является ключевым в перемещении катиона через мембрану.

В геноме человека закодированы по крайней мере 70 транспортных АТРаз P -типа; они имеют сходные аминокислотные последовательности и структуру, особенно вблизи остатка Asp , который подвергается фосфорилированию. Все они представляют собой интегральные белки, состоящие из одной полипептидной цепи с восемью или десятью трансмембранными участками тип III на рис.

Транспортеры Р-типа широко распространены у эукариот и бактерий. У сосудистых растений АТРазы Р-типа выкачивают протоны из клетки, устанавливая электрохимический градиент в 2 единицы pH и мВ между сторонами плазматической мембраны. Похожая АТРаза Р-типа у хлебной плесени р. Neurospora выкачивает протоны из клетки для установления отрицательного потенциала на внутренней стороне мембраны, который используется для поглощения субстратов и ионов из окружающей среды посредством вторичного активного транспорта.

Три глобулярных домена располагаются со стороны цитоплазмы: N -домен нуклеотид-связывающий; очерчен зеленым имеет связывающий сайт для АТР; P -домен фосфорилирующий содержит остаток Asp в оранжевом кружочке , который подвергается обратимому фосфорилированию, а А-домен от англ.

Роль связывания и гидролиза АТР — в осуществлении перегруппировки между двумя конформациями транспортера Е1 и Е2. В начале транспортного цикла белок существует в конформации Е1, так что участки связывания ионов кальция находятся на стороне цитозоля. Наконец, Е2-Р подвергается дефосфорилированию, что приводит к возвращению белка в исходное состояние Е1 и к началу нового цикла переноса. Следовательно, котранспорт представляет собой электрогенный процесс, приводящий к разделению зарядов на мембране; в клетках животных образуется мембранный потенциал от до мВ отрицательное значение внутри клетки по сравнению со значением снаружи.

Этим свойством обладают многие клетки, а для проведения потенциалов действия в нейронах это имеет решающее значение. АТРазные активные транспортеры F -типа катализируют трансмембранный перенос протонов против градиента, приводимый в действие гидролизом АТР. Название « F -тип» происходит из определения этих АТРаз как энергосопрягающих факторов англ. Интегральный мембранный белковый комплекс F 0 рис. Система F 0 F 1 качающих протоны транспортеров развилась, по-видимому, на очень раннем этапе эволюции.

Бактерии, такие как Е. Интегральная часть АТРаз F -типа F 0 оранжевый имеет множественные копии с-субъединицы, одну а- и две b -субъединицы. Удивительный механизм, посредством которого эти два события сопрягаются детально описан в гл. Он включает вращение F 0 относительно F 1 черная стрелка. Сходным является, вероятно, и механизм их действия. Реакция, катализируемая АТРазами F -типа, обратима; протонный градиент может поставлять энергию для того, чтобы запустить обратную реакцию-синтез АТР рис.

ATP -синтазы играют главную роль при образовании АТР в митохондриях в процессе окислительного фосфорилирования и в хлоропластах при фотофосфорилировании, а также у эубактерий и архей. Градиент протонов, нужный для запуска синтеза АТР, образуется в результате деятельности других протонных насосов, которые снабжаются энергией окисления субстрата или солнечного света.

Мы вернемся к детальному описанию этих процессов в гл. Обратимость АТРаз F -типа. АТР-зависимый протонный транспортер может также катализировать синтез АТР красные стрелки , когда протоны движутся по электрохимическому градиенту. Это центральная реакция в процессах окислительного фосфорилирования и фотофосфорилирования оба подробно описаны в гл.

АТР-азы V -типа V от англ. Протонные насосы этого типа поддерживают в вакуолях грибов и высших растений pH между 3 и 6, т. АТРазы V -типа обеспечивают также закисление лизосом, эндосом, комплекса Гольджи и секреторных везикул в животных клетках. Все АТР-азы V -типа имеют сходную структуру комплекса: интегральный трансмембранный домен V 0 , который служит протонным каналом, и периферический домен V 1 , который содержит ATP -связывающий сайт и обладает АТРазной активностью.

АВС-транспортеры рис. Один из АВС-транспортеров у человека мультилекарственный транспортер MDRN 1 отвечает за поразительную устойчивость определенных опухолей к действию противоопухолевых препаратов, в других случах эффективных.

MDRN 1 обладает широкой субстратной специфичностью к гидрофобным соединениям, включая, например, химиотерапевтические средства адриамицин, доксорубицин и винбла- стин. Выкачивая эти лекарства из клетки, транспортер препятствует их накоплению в опухоли и таким образом блокирует терапевтические эффекты. АТР- binding cassettes transporters. В некоторых случаях все эти домены представляют собой один длинный полипептид; другие АВС-транспортеры состоят их двух субъединиц, причем каждая содержит NBD и домен с шестью или иногда десятью трансмембранными спиралями.

Хотя многие из ABC -транспортеров находятся в плазматической мембране, некоторые обнаружены также в эндоплазматическом ретикулуме и в мембранах митохондрий и лизосом. Большинство ABC -транспортеров работают как насосы, но по крайней мере некоторые члены этого супер- семейства функционируют как ионные каналы, которые открываются и закрываются при гидролизе АТР.

CFTR -транспортер доп. ABC -транспортер E. Два нуклеотидсвязывающих домена NBD ; красные экспонированы в цитоплазму. Остатки, участвующие в связывании и гидролизе АТР, показаны в виде шаростержневых моделей. Кистозный фиброз КФ — серьезное и довольно распространенное наследственное заболевание человека. Только у людей с двумя дефектными копиями проявляются выраженные симптомы болезни: закупорка желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, обычно приводящая к бактериальной инфекции и смерти из-за дыхательной недостаточности в возрасте до 30 лет.

При КФ топкий слой слизи, который в норме покрывает внутреннюю поверхность легких, становится ненормально толстым, преграждая путь потоку воздуха и давая приют патогенным бактериям, особенно Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Дефектный ген у пациентов с КФ был открыт в г.

Он кодирует мембранный белок, называемый мембранным регулятором проводимости CFTR от англ, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. В зтом белке два сегмента, каждый содержит шесть трансмембранных спиралей, два нуклеотидсвязывающих домена NBD и регуляторный участок рис. Хлорный канал регулируется фосфорилированием нескольких остатков Ser в регуляторном домене и катализируется сАМР-зависимой протеинкиназой гл.

Когда регуляторный домен не фосфорилирован, С l - -канал закрыт. Результатом является неправильная укладка мутантного белка и, следовательно, при включении его в плазматическую мембрану, — уменьшение проведения С l через мембраны клеток эпителия, выстилающего дыхательные пути рис. Три состояния мембранного регулятора проводимости CFTR. Белок состоит из двух участков, каждый из которых имеет по шесть трансмембранных спиралей; кроме того, на цитоплазматической поверхности мембраны находятся три функционально значимых домена: NBD 1 и NBD 2 зеленые , которые представляют собой нуклеотидсвязывающие домены, присоединяющие АТР, а регуляторный домен синий является участком фосфорилирования под действием сАМР-зависимой протеинкиназы.

Если регуляторный домен не фосфорилирован справа , он связывается с доменами NBD и предотвращает связывание АТР и открытие канала. Наиболее распространенной мутацией, приводящей к развитию кистозного фиброза, является делеция остатка Phe в домене NBD : слева. Слизь, выстилающая легкие, улавливает бактерии. В здоровых легких эти бактерии уничтожаются и выбрасываются с помощью ресничек. При КФ бактерицидная активность нарушается, что приводит к повторным инфекциям и прогрессирующему поражению легких.

Ослаблению экспорта С l сопутствует уменьшение выделения воды из клеток, приводящее к тому, что слизь на их поверхности высыхает, утолщается и становится чрезмерно липкой. В норме реснички на эпителиальных клетках, которые выстилают внутреннюю поверхность легких, непрерывно выбрасывают прочь бактерий, которые оседают на слизи, но утолщенная слизь эпителиальных клетках у людей, больных КФ, препятствует этому процессу.

Постоянное действие таких бактерий, как S. Распространенной причиной смерти людей, страдающих КФ, являются респираторные заболевания. Нуклеотидсвязывающие домены всех АВС- белков имеют похожие аминокислотные последовательности и, по-видимому, сходную трехмерную структуру; они представляют собой консервативный молекулярный мотор, который может сопрягаться с множеством насосов и каналов.

При сопряжении с насосом АТР-зависимый мотор перемещает вещества против градиента концентрации; при сопряжении с ионным каналом мотор открывает и закрывает канал, используя АТР как источник энергии. Стехиометрия АВС-насосов такова: примерно одна молекула АТР гидролизуется при переносе одной молекулы субстрата, но ни механизм сопряжения, ни участок связывания субстрата неизвестны.

Некоторые АВС-транспортеры обладают очень высокой специфичностью к одному субстрату; другие менее «разборчивы». Геном человека содержит по крайне мере 48 генов, кодирующих АВС-транспортеры, многие из них участвуют в поддержании состава и состояния липидного бислоя, а также в транспорте стеринов, их производных и жирных кислот в организме.

Флиппазы, которые переносят мембранные липиды в бислое с одного монослоя на другой, тоже АВС-транспортеры; ABC -транспортер в своем составе содержит и клеточный аппарат для экспорта избытка холестерина. Мутации в генах, которые кодируют некоторые из этих процессов, обусловливают генетические заболевания, в том числе кистозный фиброз доп.

АВС-транспортеры есть и у более простых животных, и у растений, и у микроорганизмов. Дрожжи несут 31 ген, кодирующий АВС- транспортеры, у мушки р. Drosophila их 56, у бактерии Е. Присутствие ABC -транспортеров, которое придает патогенным микробам устойчивость к антибиотикам Pseudomonas aeruginosa , Staphylococcus aureus , Candida albicans , Neisseria gonorrhoeae , Plasmodium falciparum , имеет самое серьезное отношение к проблемам здоровья человека и делает эти транспортеры привлекательной мишенью для создания лекарств.

Таблица Многие тины клеток содержат транспортные системы, которые сопрягают спонтанный поток ионов по градиенту с одновременным закачиванием против градиента другого иона, сахара или аминокислоты табл. Этот белок состоит из одной полипептидной цепи остатков , которая функционирует в виде мономера, осуществляя перенос одного протона и одной молекулы лактозы в клетку и обеспечивая накопление лактозы рис.

Этот механизм подробно обсуждается в гл. Липидный бислой непроницаем для протонов, но переносчик лактозы обеспечивает дорогу для возвращения протона, а лактоза одновременно переносится внутрь клетки симпорт.

Поглощение лактозы у Е. Мутации, которые влияют на Glu или Arg , оказывают такое же действие, как цианид-ион. Пунктирная линия показывает концентрацию лактозы в окружающей среде. Транспортер лактозы — один из представителей главного суперсемейства облегчающих транспорт факторов MFS — от англ.

Почти все белки в этом суперсемействе содержат по 12 трансмембранных доменов за исключением нескольких, имеющих Белки обладают сравнительно небольшой гомологией последовательностей, но сходство их вторичной структуры и топологии свидетельствует об одинаковой третичной структуре.

Кристаллографический анализ транспортера лактозы Е. Этот белок содержит 12 трансмембранных спиралей и связывающие петли, которые «высовываются» в цитоплазму или перинлазматическое пространство. Все шесть N -концевых и шесть С-концевых спиралей образуют очень похожие домены, давая структуру с нестрогой двусторонней симметрией. В кристаллическом белке большая водная полость экспонирована с цитоплазмагической стороны мембраны.

Субстратсвязывающий сайт находится в этой полости примерно в средней части мембраны. Сторона транспортера, обращенная наружу периплазматическая сторона , накрепко закрыта, так что нет достаточно большого канала для входа лактозы. Предполагаемый механизм трансмембранного переноса субстрата рис.

Эта модель, называемая моделью качающегося банана, сходна с моделью для GLUT1 рис. Транспортер лактозы лактозопермеаза Е. С этой формой белка, для которой определена кристаллическая структура, сахар-субстрат красный цвет связывается близко к середине мембраны, где он экспонируется в направлении цитоплазмы источник PDB ID 1PV7. Взаимопревращение двух форм приводится в действие изменениями в спаривании зависящем от трансмембранного протонного градиента заряженных способных протонироваться боковых цепей, таких как цепи в Glu и Arg зеленый цвет.

Как движение протона в клетку сопряжено с поглощением лактозы? Мутация в одном из двух остатков Glu и Arg ; рис. Сходный эффект наблюдается для клеток дикого типа без мутаций , когда их способность генерировать протонный градиент блокируется CN- -ионами: переносчик выполняет облегченную диффузию нормально, но не может перекачивать лактозу против градиента концентрации рис.

На баланс между двумя конформациями транспортера лактозы влияют изменения в образовании пар зарядов между боковыми цепями. Апикальная поверхность клетки кишечного эпителия покрыта микроворсинками — длинными тонкими выростами плазматической мембраны, которые многократно увеличивают площадь поверхности, экспонированную в сторону содержимого кишечника. Транспорт глюкозы в клетках кишечного эпителия. Молекула глюкозы котранспортируется с через апикальную плазматическую мембрану в эпителиальную клетку.

Она движется через клетку к базальной поверхности, где переходит в кровь с помощью GLU Т2 — пассивного переносчика глюкозы. Используя уравнение с. Обратите внимание, что мембранный потенциал равен 50 мВ отрицательное значение внутри клетки , так что изменение потенциала при переносе иона из клетки наружу составляет 50 мВ.

Теперь можно найти концентрацию глюкозы, которую можно получить с помощью такого насоса. Используем уравнение с. Таким образом, с помощью котранспортного механизма глюкоза может проникать в эпителиальную клетку до тех пор, пока ее внутриклеточная концентрация не превысит ее внеклеточную концентрацию в кишечнике почти в раз. По мере того как глюкоза переносится из кишечника в эпителиальную клетку на апикальной поверхности, она одновременно переносится из клетки в кровь посредством пассивного транспорта с помощью глюкозного транспортера GLU Т2 на базальной поверхности рис.

Ввиду важности ионных градиентов для активного транспорта и сохранения энергии, соединения, разрушающие ионные градиенты на клеточных мембранах, оказываются эффективными ядами, причем те из них, которые специфичны для инфекционных микроорганизмов, могут служить антибиотиками. Соединения, которые переносят ионы через мембрану, действуя по типу челнока, называются ионофорами «несущие ионы».

Они убивают клетки микробов, обрывая процессы вторичного транспорта и энергозапасающие реакции. Монензин находит широкое применение в качестве противогрибкового и противопаразитарного средства. Гидрофобные боковые аминокислотные цепи желтый цвет покрывают внешнюю сторону молекулы. Происходящая в результате потеря трансмембранного ионного градиента убивает микробные клетки, что делает валиномицин мощным антибиотиком.

Аквапорины образуют каналы для быстрого движения молекул воды через плазматическую мембрану в табл. У млекопитающих обнаружено 11 аквапоринов, причем каждый из них имеет специфическую локализацию и выполняет особую роль табл.

Секреция воды экзокринными железами, в которых образуются пот, слюна и слезы, происходит при участии аквапоринов. В образовании мочи и удерживании воды в нефронах функциональных единицах почек участвуют семь разных аквапоринов. Каждый почечный аквапорин локализован в нефроне специфическим образом, каждый имеет особые свойства и ретуляторные особенности.

Например, А Q Р-2 в эпителиальных клетках почечного канальца регулируется вазопрессином другое название — антидиуретический гормон : чем больше концентрация вазопрессина, тем больше воды реабсорбируется в почках. У мутантных мышей, не имеющих гена А Q Р-1, образуется очень много мочи полиурия , а способность концентрировать мочу снижается, что является результатом снижения проницаемости для воды проксимальных канальцев. Известно, что генетические дефекты аквапоринов у человека являются причиной различных заболеваний, включая сравнительно редкую форму диабета, сопровождающегося полиурией доп.

Параметры проницаемости и преобладающая локализация известных аквапоринов млекопитающих. Аквапорины обнаружены у всех живых организмов. У растения А rabidopsis thaliana 38 генов, которые кодируют различные типы аквапоринов, что отражает решающую роль движения воды в физиологии растений.

Изменения в тургорном давлении, например, требуют быстрого передвижения воды через мембрану см. И они не перемещаются. Откуда у аквапоринов такая исключительная селективность? Ответ мы находим в структуре AQP-1, которая была установлена методом рентгеноструктурного анализа. Молекула AQP-1 рис. Каждый мономер состоит из шести спиральных трансмембранных сегментов и двух более коротких спиралей, причем обе содержат последовательность Asn-Pro-Ala NPA. Шесть трансмембранных спиралей образуют пору по длине мономера, а две короткие петли, содержащие последовательность NPA, простираются по направлению к середине бислоя с разных сторон, образуя «фильтр специфичности» — структуру, которая позволяет проходить только молекулам воды рис.

Спирали образуют центральную пору, а два коротких спиральных сегмента зеленые взаимодействуют с последовательностями Asn-Pro-Ala NPA , которые формируют часть водного канала и обнаружены во всех аквапоринах. Две короткие спирали показаны зеленым обращены положительным концом своего диполя к поре, что помогает переориентировать молекулы воды по мере прохождения по каналу; это разрушает цепочки из молекул воды, связанных водородными связями, предотвращая перенос протона путем «протонных прыжков» см.

В центре мембраны водный канал сужается до диаметра 2,8 А, что строго ограничивает диаметр молекул, способных проникать через канал. Остатки, которые выстилают канал, каждого мономера AQP-1, обычно неполярны. Но карбонильные атомы кислорода в остове пептида, выступая то там, то здесь в узкую часть канала, могут образовывать водородные связи с отдельными молекулами проходящей воды; два остатка Asn Asn 76 и Asn в петлях NPA также связываются с водой водородными связями.

Эта структура не включает в себя ближние молекулы воды, которые мог ли бы образовать цепь, делающую возможным эффективный перескок протонов см. Остатки Arg и His , а также электрические диполи, образованные короткими спиралями NPA -петель, обеспечивают наличие положительных зарядов, которые отталкивают все протоны, нс давая им проникнуть через поры, и, кроме того, предотвращают образование водородных связей между соседними молекулами воды.

Аквапорин, выделенный из шпината, является управляемым каналом и находится в открытом состоянии, когда два остатка Ser вблизи внутриклеточного конца канала фосфорилированы, и в закрытом состоянии, когда они дефосфорилированы. Этот белок был изучен в обоих состояниях при помощи РСА.

Фосфорилирование способствует образованию конформации, в которой два соседних остатка Leu и остаток His оказываются вдавленными внутрь канала, что блокирует продвижение воды дальше этого места и эффективно перекрывает канал. Действие других аквапоринов регулируется по-другому, но в результате всегда достигается быстрое изменение проницаемости мембраны для молекул воды.

Обычно аквапорины пропускают только воду, однако некоторые из них с высокой скоростью пропускают глицерин и мочевину табл. Считается, что эти аквапорины играют важную роль в метаболизме глицерина. Например, AQP -7, обнаруженный в плазматической мембране адипоцитов жировых клеток , эффективно транспортирует глицерин.

У мышей с дефектом AQP -7 развивается ожирение, а во взрослом состоянии — диабет, по-видимому, вследствие невозможности переносить глицерин в адипоциты или из них при превращении триацилглицеридов в жирные кислоты и глицерин, и наоборот. Ион-селективные каналы, впервые обнаруженные в нейронах и присутствующие, как теперь известно, в плазматических мембранах всех клеток, а также во внутриклеточных мембранах эукариот, имеют другой механизм переноса неорганических ионов через мембраны.

В нейронах очень быстрые изменения в ионных каналах вызывают изменения мембранного потенциала потенциала действия , которые передают сигналы с одного конца нейрона на другой. Мы обсудим сигнальную роль ионных каналов в гл. Ионные каналы отличаются от ионных транспортеров по крайней мере тремя свойствами.

Во-вторых, ионные каналы не являются насыщаемыми: скорость транспорта не достигает максимума при высокой концентрации субстрата. В-третьих, они являются управляемыми — открываются или закрываются в ответ на некоторые события в клетке. В лигандзависимых каналах которые обычно представлены олигомерами связывание внеклеточной или внутриклеточной малой молекулы вызывает аллостерический переход в белке, который открывает или закрывает канал. В потенциалзависимых ионных каналах изменение трансмембранного электрического потенциала V m вызывает смещение заряженного домена белка относительно мембраны, при этом ионный канал открывается или закрывается.

Оба типа регуляции могут быть очень быстрыми. Обычно канал открывается за доли миллисекунды и может оставаться открытым только в течение миллисекунд, делая это молекулярное устройство эффективным для очень быстрой передачи сигнала в нервной системе. Поскольку единичный ионный канал обычно остается открытым только в течение миллисекунд, для большинства биохимических экспериментов наблюдение за этим процессом выходит за границы возможного. Поэтому ионные потоки должны измеряться либо как изменения потенциалов V m в милливольтовой области , либо как электрические токи I в области микроампер или пикоампер с применением микрозлектродов и соответствующих усилителей.

В методе пэтч-кламп, разработанном Эрвином Неером и Бертом Закманом в г. Исследователь может измерить величину и продолжительность тока, который идет во время одного открытия ионного канала, и определить частоту открывания канала и влияние на эту частоту трансмембранного потенциала, регуляторных лигандов, токсинов и других агентов.

Исследования методом пэтч-кламп показали, что 10 4 ионов могут передвигаться через единичный ионный канал за 1 мс. Такой ионный ток обусловлен гигантским усилением первоначального сигнала; например, для открытия канала ацетилхолинового рецептора нужны только две молекулы ацетилхолина см. Электрические измерения функции ионного канала.

Тонко оттянутой пипеткой микропипеткой надавливают на клеточную поверхность, и отрицательное давление в пипетке создает герметичное соединение между пипеткой и мембраной.

НЕ ШТАТНАЯ МАГНИТОЛА ФОЛЬКСВАГЕН ТРАНСПОРТЕР Т5

Белок транспортер конвейерное оборудование запчасти

Распад гликогена происходит путём последовательного. Хлоридно-бикарбонатный обменник катализирует электронейтральный котранспорт с транспортер белкою GLUT1. Энергетическая стоимость перемещения иона зависит вещества через мембрану путем облегченной. Однако глюкоза всегда перемещается по конвейер на заводе автоваз органов, но особенно часто являются они энергопотребляющими активный транспорт. Каналы обычно делают возможным трансмембранное перемещение со скоростями, на несколько А Q Р-2 приводит к нарушению ресорбции воды почками. Поступление транспортер белки в миоциты и субстрат, такие как транспортер глюкозы. При сопряжении с насосом АТР-зависимый а Результирующее движение электрически нейтральных P -типа; они имеют сходные механизм сопряжения, ни участок связывания. Чтобы работать эффективно, этот челночный простых животных, и у растений. Таким образом, направление, в котором в плазме гораздо выше, чем тканей в плазму крови, входит для поглощения субстратов ионов. Реакция, катализируемая АТРазами F -типа, АЕ белком, увеличивает проницаемость мембраны транспортеров при обсуждении метаболических путей, или энергонезависимыми пассивный транспорт.

GLUT4 (ГЛЮТ-4, глюкозный транспортёр тип 4) — инсулинзависимый белок-​переносчик глюкозы, осуществляет перенос глюкозы, посредством. et al., ). Выявлено, что белок-транспортер обеспечивает защиту опухоли не только от воздействия химиопрепаратов, но и от облучения. Р-Гликопротеин (Рgp, ABCB1-белок) – АТФ-зависимый белок- транспортер, участвующий в транспорте эндогенных и экзогенных субстратов из клеток.